按照我的理解:

當前的抗震結構設計都是在結構保持彈性的前提下算出地震作用下結構的內力,然後利用荷載的組合形式等對構件進行設計和校覈。但是構件的設計承載力往往都在在構件進入到塑性時得到的(例如混凝土樑柱的極限荷載)。這樣一來前後便有了矛盾,結構進入塑性導致了剛度退化,在彈性狀態下得到的結構內力便不是構件到達承載極限時的真實受力狀態。這樣進行結構設計真的沒問題麼?(如果我理解有誤還請指正~)


關於這個問題我舉得可以看下抗規和高規中性能設計的相關章節。保持彈性只是性能目標中性能水準的一種,而大家通常用於構件截面或配筋設計的是多遇地震下保持彈性。而實際性能設計我們可以根據結構的特殊性,構件的重要性,修復的難易程度等劃分為很多等級,比如設防烈度下不屈服,罕遇地震下關鍵構件剪切受力不屈服等。具體可以看高規3.11.1

而不同的性能水準設計值和內力的演算法就不同,如比這裡第2性能水準中的公式,正截面計算的公式:

Rk這裡就是指按材料標準值計算得到的截面承載力,而且還不除以承載力抗震調整係數。而且公式左邊的內力也沒有考慮荷載作用分項係數,水平地震作用標準值的構件內力也不考慮與抗震等級相關的增大係數(比如強柱弱梁,強剪弱彎等調整係數)這就是我們常說的中震不屈服,所以這給我們常用的小震彈性的基本的構件設計的公式是不同的。不能一概而論。而且所謂極限承載力,並不一定就是說構件就達到了塑性階段,而且認為規定一個應力或者應變的一個狀態。

以鋼筋為例,我們通常在小震彈性狀態下的截面設計都是以材料的設計值為依據進行計算,而且材料設計值是小於屈服強度標準值的。


我估計你是搞混了:E1地震是都不進入塑性,按彈性驗算;E2是某部位進入塑性以保護其它部位保持彈性,因此其它部位按彈性驗算。

並且E2地震是用時程分析迭代計算的,演算了塑性鉸從彈性到塑性的全過程,考慮了剛度退化,並不是僅按彈性分析。

以上為橋樑專業的情況。

你問的問題按照我的理解應該拆解一下

Q1、抗震驗算按照什麼狀態計算?

Q2、結構極限承載力按照什麼狀態計算?

A1:我們國家現行規範要求是按照彈性狀態進行小震下的抗震驗算,然後以此為依據評判結構抗震能力。據我所知,建築結構、橋樑結構都是這樣。然後彈塑性分析有專門的彈塑性分析要求,彈塑性的反應都是另外分析的,彈塑性分析有很多種方法,推覆、循環位移、時程,都是可以考慮結構局部進入塑性的。

A2:一般來說構件截面設計時候,截面極限承載力和局部應變達到屈服的承載力相比相差並不大,詳細可以看看豬小寶的回答

鋼筋混凝土構件的極限承載力設計方法是否合理?(進一步探討)? - 豬小寶的回答

加上規範裡面材料強度、荷載都是具有很高保證率的值,同時抗力與作用的分項係數其實已經考慮這種差異,所以這麼設計沒有問題。
抗震「三個水準」的設防目標,小震不壞,中震可修,大震不倒,
假設按八度設防計算,那麼理論上低於八度都沒問題。八度時正好達到設計能力,稍微超過彈性範圍,但肯定不到屈服,重分佈的內力可以忽略。超過八度進入塑性,只是要求不倒,可以有破壞。所以即使不考慮你的那些假設,讓它破壞了,理論上只要不倒,就可以接受了。如果考慮你的那些所有假設,就是在要求大震也不壞了,這種苛求對一般結構沒有必要

「抗震設防目標」

遭遇第一水準烈度--眾值烈度(多遇地震)影響時,建築處於正常使用狀態,從結構抗震角度分析,可視為彈性體系,採用彈性反應譜進行彈性分析;遭遇第二水準烈度--基本烈度(設防地震)影響時,結構進入非彈性工作階段,但非彈性變形或結構體系的損壞控制在可修復的範圍;遭遇第三水準烈度--最大預估烈度(罕遇地震)影響時,結構有較大的非彈性變形,但應控制在規定的範圍內,以免倒塌。所以問題的前提錯誤了。參考:建築抗震設計規範
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